IPv4協議與IPv6協議的平滑過渡實施策略

劉淑英

（咸陽師范學院 信息工程學院，陜西 咸陽 712000）

當今互聯網是基于IPv4協議的，但是IP地址空間不足問題已成為互聯網通信發展的瓶頸，在此情況下IPv6應運而生。它以其在IP地址數量、安全性、移動性、服務質量等方面的巨大優勢，改變了現代信息生活。但是，想要在短時間內將IPv4網絡全部轉換成IPv6網絡也是不可行的，因此須采用循序漸進的過渡方式。而在各種過渡機制中，隧道技術是一種比較實用和成熟的技術。本文通過介紹IPv6的特點，以及IPv4網絡至IPv6網絡的過渡技術，采用小凡模擬器對實際問題進行網絡設計，并采用隧道技術完成。

1 IPv6的特點

IPv4最大的缺陷就是地址數量嚴重不足，隨著支持IP的新設備不斷增加，需要更多的IP地址，但是IPv4已經無法滿足這一需求[1]。另外，IPv4還存在Internet路由表不斷龐大，缺乏真正的端到端模型，不能很好的實現服務質量等問題。因此IPv6成為網絡服務研究熱點，其主要的特點表現為：擁有更大的地址空間，無需使用網絡地址轉換器，沒有廣播地址，報頭簡單，具有移動性，強大的靈活性，網絡安全和協議安全較高，而且過渡到IPv6的方式也較多有雙棧技術、隧道化技術、轉換技術[2]。

IPv6協議使用16進制來表示其地址，并用冒號隔開，IPv6地址長度是IPv4地址長度的4倍，IPv6地址的基本表達方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一個4位十六進制整數（16位），它是128位的，提供了近2的128次方個地址[3-4]。

例如：2012:1230:FF3F:1300:3450:3450:11B0:ABCF

2 常用的過渡技術

任何一種新的技術要想獲得市場的認可，首先必須能和現有的基礎設施集成而且不能過大的影響現有的服務，Internet由數以萬計的IPv4網絡和數百萬計的IPv4節點組成，這么龐大的系統想在短時間內完全被另一種技術取代是不現實的，IPv6網絡所面臨的挑戰是如何集成IPv6協議和IPv4協議，讓它們共同存在，并要求盡可能的讓終端用戶透明，為了確保循序漸進的過渡，實際中所應用的常用過渡技術有如下3種[5-6]。

1）雙棧技術：主機和網絡設備需同時運行IPv4和IPv6兩套協議，這是一種很高效的臨時過渡技術。

2）隧道化技術：使用隧道通過IPv4網絡將分離的IPv6網絡連接起來，要求邊緣設備需同時運行IPv4和IPv6兩套協議。

3）轉換技術：轉換設備可以在IPv4網絡和IPv6網絡之間進行數據的傳遞，與NAT類似，但是這需要很多的資源，因此它的擴展性是個問題。

3 實例分析

企業X和企業Y是長期的合作伙伴關系，由于各自網絡需求，都將根據自身的業務來擴展網絡，并將自己企業的網絡升級為IPv6網絡，而IPv6網絡在傳統的IPv4網絡上默認是不能傳輸數據的。因此X企業和Y企業面臨的嚴峻問題就是：如何讓IPv6網絡數據無縫的在IPv4網絡上進行傳輸。針對這一問題我們采用隧道技術進行解決。圖1展示了兩個IPv6網絡進行數據通信的拓撲結構。其中，左邊部分為企業X的網絡，右邊為企業Y的網絡，X與Y企業的網絡都升級成為IPv6網絡，X與Y企業網絡采用了OSPFv3路由協議，X與Y企業的外部路由器都運行了IPv4協議和IPv6協議，作為孤島的IPv6網絡需要通過隧道在IPv4網絡上進行數據傳輸，本實驗均采用Cisco路由器作為實驗設備。在圖1中我們還可以觀察到各個設備對應接口的IPv6地址。

3.1 企業局域網設計

下面我們以圖1中企業X的內部網為例進行介紹。該企業運行IPv6網絡，采用OSPFv3協議，設備的配置代碼如下。

圖1 網絡拓撲圖Fig.1 Network topology

3.2 配置隧道

采用隧道技術，可以充分利用現有的IPv4網絡條件，實現兩個IPv6網絡之間的通信，將IPv6孤島合并成更大的IPv6網絡，伴隨著技術設備的更換，最終將會調整到大型的純IPv6網絡。隧道技術是IPv6過渡的第一個機制，它目前在所有可用的IPv6中被廣泛地支持。隧道接口需要分配本地IPv4地址、遠端IPv4地址和本地IPv6地址。

為了使企業X和Y的IPv6網絡連通，僅僅在OutRouterA、OutRouterB上配置隧道還是不夠的。還必須在隧道上啟用路由協議，此處采用的是OSPFv3路由協議。配置步驟如下：下面我們介紹OutRouterA的具體配置步驟，OutRouterB與此類同。

3.3 實驗結果測試

從上面的輸出結果可以看出，去往Y企業每條路由的下一條均為tunnel接口，也就是說，數據是通過隧道口進行傳輸的。下面我們將測試企業X和企業Y的內部網連通性。

上面輸出可以確定X企業可以訪問Y企業網絡。

4 結束語

通過對IPv4協議和IPv6協議分析研究，利用思科模擬器完成本次組網設計，通過一個同時兼有IPv4網絡與IPv6網絡的拓撲為例，將隧道機制應用于該網絡設計中，基本實現了前期設定的目標，IPv6數據包成功的在IPv4網絡里進行傳輸，使得IPv4網絡與IPv6網絡共同存在，成功組建了IPv6網絡。該拓撲分析為中小型企業部署以及建設IPv6校園網提供了一種相對比較完善靈活的解決方案。

[1]莊嚴，張倩.IPv6協議分析器的研究與實現[J].硅谷，2012（1）:48-49.

ZHUANG Yan，ZHANG Qian.Research and implementation of IPv6 protocol analyzer[J].Silicon Valley，2012（1）:48-49.

[2]唐擁政，周大為.基于iPv6的路由協議的研究[J].鹽城工學院學報：自然科學版，2011（1）:56-59.

TANG Yong-zheng，ZHOU Da-wei.The research of routing protocolBased on ipv6 [J].Science and Technology Information，2011（1）:56-59.

[3]李道旺，王燦偉.IPv4到IPv6過渡策略研究綜述[J].信息技術與信息化，2011（4）:62-67.

LIDao-wang，WANG Can-bwei.Research summaryon transition strategy from IPv4 to IPv6 [J].Information Technology and Informatization，2011（4）:62-67.

[4]劉生寒，盧有飛，肖建毅.B/S架構下應用系統從IPv4到IPv6的遷移技術研究[J].計算機與現代化，2013（2）:209-213，219.

LIU Sheng-han，LU You-fei，XIAO Jian-yi.Research on Application System Migrating from IPv4 to IPv6 Under B/S Structure[J].Computer and Modernization，2013 （2）:209-213，219.

[5]時榮，趙才松.基于IPV4和IPv6雙協議棧互訪的校園網的設計和實施[J].硅谷，2012（23）:56-121.

SHI Rong，ZHAO Cai-song.Design and implementation of double protocol stack exchange of visits about the campus network based on the IPV4 and IPv6[J].Silicon Valley，2012（23）:56-121.

[6]徐少小.一個基于IPv6的新型校園組網策略 [J].浙江海洋學院學報：自然科學版，2012（5）:470-472.

XU Shao-xiao.A new type of campus networking strategy on IPV6[J].JournalofZhejiang Ocean University：Natural Science，2012（5）:470-472.